[논문]수질예측을 위한 WASP7 모형 매개변수의 추정

안승섭; 서명준; 박노삼; 정광옥

doi:10.5322/jes.2007.16.5.623

수질예측을 위한 WASP7 모형 매개변수의 추정
The Parameter Estimation of WASP Model for Water Quality Prediction 원문보기

한국환경과학회지 = Journal of the environmental sciences, v.16 no.5, 2007년, pp.623 - 632

안승섭 (경일대학교 건설정보공학과) , 서명준 (경일대학교 대학원) , 박노삼 (경일대학교 토목공학과) , 정광옥 (탐라대학교 토목공학과)

Abstract ▼ AI-Helper

The objective of this study is analysis of Andong-Dam lake water quality with water quality model. Model parameters of the WASP applied to Lake Andong-Dam were estimated. The methodology is based on grouping water quality constituents and relevant parameters and successively estimating parameters by a trial-and-error procedure. Water qualify system for modeling consisted of BOD, DO, T-N, T-P. The results of water quality modelling using WASP. T-N was maximum affected by K71C(Organic nitrogen mineralization rate) parameter. T-P was maximum affected by K83C(Dissolved organic phosphorus mineralization) parameter, and It did not show a difference almost from the parameter of others and it omitted. BOD was maximum affected by Temperature parameter, it was visible of the reaction due to the KDC(Deoxygenation rate) in afterwords, and it did not show a difference from the parameter of others and it omitted. DO was maximum affect by Temperature parameter, and It did not show a difference almost from the parameter of others and it omitted. The parameter which it presumes from the this study uses a water quality modeling and Actual value and the result with which it compares, error rate the parameter presumption which is appropriate with 1% interior and exterior is investigated, It will reach and it uses and it will be able to apply to the suitable parameter in water quality modelling of the objective area which can be feeded by it becomes.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

본 연구에서는 국내외 에서 호소수질 모의결과의 우수성이 입증된 WASP7 모형을 이용하여 낙동강 유역 최상류에 위치한 안동댐의 수질예측에 이용할 수 있는 모형매개변수를 추정에 향후 목표연도 오염부하량과 저수지 수리조건을 고려한 저수지 수질예측에 이용하는데 목적이 있다.
이 연구는 안동댐의 과거 수질 관측 자료를 이용해 향후 목표 년에 대한 오염부하량과 수문 조건에 따른 수질예측에 필요한 WASP7 모형 매개 변수를 추정하는데 목적이 있으며 본 연구에서 추정된 매개변수를 이용하여 향후 모델 매개변수 민감도 분석을 실시하고 그 결과를 이용해 안동댐 수질 관리 및 예측에 이용하고자 한다.

제안 방법

이 수역은 정체수역 이므로 유속실측자료가 없어 흐름특성에 따른 segment의 분할에 어려움이 따른다. 그러나 수질모의를 위한 사전작업으로 수리모형의 최적화는 필수적이므로 호수의 지형특성, 인근 오염원의 개체수, 호수내 댐의 위치 및 수질측정지점 등을 고려하여 Fig. 3과 같이 수평으로 10개의 표수층 segment 의 구획으로 나누었으며, 또한 연구의 정밀도를 기하기 위해 수직으로 심수층 10구회 상위저질층 5구회 하위저질 층 5구획의 segment 로 구분하였다";"©
WASP7 에서는 총 22개의 Parameter를 매개변수로 사용하여 수질을 모의할 수 있으며, 본 연구에서는 모의하는 수질항목, 즉 DO, BOD, T-N, T-P 에 영향이 있다고 판단되는 매개변수 19개를 선정하여 각 수질항목에 대해 가장 영향력이 있다고 판단되는 매개변수를 추정하여 수질모의에 적용하였다. 매개변수 추정에 적용된 수질조건은 각 관측지점의 실측된 항목별 수질농도의 최저값에서 그 이
대상유역의 수온은 봄(3, 4, 5월), 여름(6, 7, 8월), 가을(9, 10, 11월), 겨울(12, 1, 2월)로 나누어 기상청의 자료를 참고하여 각 군별로 평균값을 적용하였으며, 안동댐1 지점 용존산소(DO)의 초기조건은 4 mg//, 생물학적 산소요구량(B0D), 총질소(T-N) 및 총인 (T-P)의 농도는 각각 1 mg//, 1 mg/2 및 0.01 mg/ 7로 하였다. 안동댐2 지점 용존산소(DO)의 초기조건은 5 mg//, 생물학적 산소요구량(BOD), 총질소 (T-N) 및 총인(T-P)의 농도는 각각 1 mg/Z, 0.
설정하여 적용하였다. 또한 각 계절별로 수위의 변동을 고려하여 이를 고려하여 segment 를 각 계절별로 구분하여 적용하였다. 그리고 각 매개변수는 U.
하의 농도로는 수질이 저하되는 경우는 없다고 판단하여 각 관측지점의 월별 및 항목별로 실측된 수질농도의 최하값의 정수를 각 수질항목의 초기농도로 설정하여 적용하였다. 또한 각 계절별로 수위의 변동을 고려하여 이를 고려하여 segment 를 각 계절별로 구분하여 적용하였다.

대상 데이터

본 연구에서 대상지역으로 선정한 안동댐은 낙동강 유역의 수자원 종합개발사업의 일환으로 건설되었으며, 높이 83 m, 길이 612 m, 체적 4, 014천 m1, 저수용량 12억4천8백만 H의 중앙차수벽형 사력댐으로 시설용량 9만 kW의 국내최초 양수겸용 발전소를 갖추고 있다. 이 댐은 낙동강 하구로부터 약 340km상류에 위치하며, 안동시 동북방 4 km 지점인안동군 와룡면과 안동시 성곡동을 연결하여 낙동강의 본류를 가로막고 있는데, 본 댐으로부터 3 知 하류에 높이 20 m, 길이 218 m에 이르고 수문식 역조정지가 설치되어 있다.
본 연구에서는 WASP7모형의 매개변수의 최적화를 위하여 모형 적용기간을 2005년 1월부터 2006년 8월까지 수질관측자료를 이용하였다. 연구에 사용된 수리 .
본 연구의 적용수역은 안동댐을 포함하고 있는 안동호의 일부이다. 이 수역은 정체수역 이므로 유속실측자료가 없어 흐름특성에 따른 segment의 분할에 어려움이 따른다.
연구에 사용된 수리 . 수문학적 자료는 건설교통부, 한국수자원공사, 국립환경과학원 등에서 제공되는 자료를 이용하였다. 수질모의를 위해 필요한 수질항목으로는 질소, 인, BOD 및 DO 등을 선정하였으며, 옵션4(com- plexity4) 에서 수질을 모의하였다.
수문학적 자료는 건설교통부, 한국수자원공사, 국립환경과학원 등에서 제공되는 자료를 이용하였다. 수질모의를 위해 필요한 수질항목으로는 질소, 인, BOD 및 DO 등을 선정하였으며, 옵션4(com- plexity4) 에서 수질을 모의하였다.
갖추고 있다. 이 댐은 낙동강 하구로부터 약 340km상류에 위치하며, 안동시 동북방 4 km 지점인안동군 와룡면과 안동시 성곡동을 연결하여 낙동강의 본류를 가로막고 있는데, 본 댐으로부터 3 知 하류에 높이 20 m, 길이 218 m에 이르고 수문식 역조정지가 설치되어 있다. 낙동강은 우리나라의 동남부를 관류하는 유로연장 512 畑, 유역면적 23, 326 州의 대하천으로 유역군내에 부산, 대구 등 주요 도시와 김해평야를 비롯한 곡창지대가 형성되어 있으나, 연례적인 홍수피해와 용수 부족현상으로 유역 상류에 대용량의 댐 건설이 절실히 요청되었다.

이론/모형

또한 각 계절별로 수위의 변동을 고려하여 이를 고려하여 segment 를 각 계절별로 구분하여 적용하였다. 그리고 각 매개변수는 U.S.EPA에서 제시된 기준치를 시행착오법으로 증\감하여 적용함으로서 실측수질에 가장 근사한 모의결과를 나타내는 값을 이용하였다.

성능/효과

실측치와 다소 차이를 보였다. BOD 는 탈산소율(KDC), 온도, 식물성 플랑크톤 성장의 내생 호흡률(K1RC), 식물성 플랑크톤의 포화된 성장률 (K1C)등의 영향을 받지만, 분석결과 온도에 차이를 보였으며 다음으로 탈산소율(KDC)에 의한 민감도를 보였다. 그 외의 매개변수에는 반응하지 않았다.
그 외의 매개변수에는 반응하지 않았다. DO 농도의 수질모의 결과와 실측치의 오차는 1.4% 로서, 매우 정확하게 수질 모의가 구현되었다. DO 는 탈산소율(K①C)의 매개변수에 어느 정도 차이를 보일 것으로 예상하였으나 모의 결과 탈산소율 (K①C)에 의한 차이는 나타나지 않았으며, 온도에만 차이를 보였다.
본 연구에서 대상지역으로 선정한 안동댐의 수질 모의 결과는 실측치와의 비교에서 근소한 오차율을 보임으로서 적절한 수질모의 분석이 검토되었다. 질소(T-N)와 총인(T-P)농도에 영향을 주는 매개변수는 인부하량, 온도, 일사량 등이 있으나 가장 큰 영향을 주는 매개변수는 K71C(용존 유기성 질소의 광화율), K83C(용존 유기성 인의 광화율) 임을 알 수 있었다.
질소(T-N)와 총인(T-P)농도에 영향을 주는 매개변수는 인부하량, 온도, 일사량 등이 있으나 가장 큰 영향을 주는 매개변수는 K71C(용존 유기성 질소의 광화율), K83C(용존 유기성 인의 광화율) 임을 알 수 있었다. BOD와 D。에 영향을 주는 매개변수는 탈산소율(KDC), 온도, 식물성 플랑크톤 성장의 내생 호흡률 (K1RC), 식물성 플랑크톤의 포화된 성장률 任QC) 등이 있으나 BOD 는 온도에 가장 큰 영향이 있었으며 다음으로 탈산소율(KDC) 에 영향이 있음을 분석할 수 있었고 그 외의 매개변수에서는 반응하지 않았다. D。는 온도가 가장 영향을 주는 매개변수임을 알 수 있었다.
질소(T-N)와 총인(T-P)농도에 영향을 주는 매개변수는 인부하량, 온도, 일사량 등이 있으나 가장 큰 영향을 주는 매개변수는 K71C(용존 유기성 질소의 광화율), K83C(용존 유기성 인의 광화율) 임을 알 수 있었다. BOD와 D。에 영향을 주는 매개변수는 탈산소율(KDC), 온도, 식물성 플랑크톤 성장의 내생 호흡률 (K1RC), 식물성 플랑크톤의 포화된 성장률 任QC) 등이 있으나 BOD 는 온도에 가장 큰 영향이 있었으며 다음으로 탈산소율(KDC) 에 영향이 있음을 분석할 수 있었고 그 외의 매개변수에서는 반응하지 않았다.
총질소(T-N)와 총인(T-P)농도의 수질모의 결과와 실측치의 오차는 각각 1.4%, 1.7% 로서, 모의 결과 값은 재현성이 우수한 것으로 입증되었다. 총질소(T-N)와 총인(T-P)농도는 인부하량 온도, 일사량 등의 영향을 받지만, 매개변수 추정결과 총질소 (T-N) 는 K71C(용존 유기성 질소의 광화율), 총인 (T-P)은 K83C(용존 유기성 인의 광화율)의 매개변수에서 어느 정도의 차를 보였으며 그 외의 매개변수 에서는 거의 차이를 나타내지 않았으므로 고려하지 않았다.

후속연구

D。는 온도가 가장 영향을 주는 매개변수임을 알 수 있었다. 이러한 매개변수의 추정으로 대상유역의 수질모의 분석에 적합한 매개 변수를 적용할 수 있으리라 사료된다.

참고문헌 (10)

조홍연, 이길성, 전경수, 한광석, 1993, WASP4 모형의 매개변수 추정 -팔당호를 중심으로, 대한토목학회 논문집 , 13(4), 177-188
정팔진, 고홍석, 현미희, 이은주, 2004, WASP5 & WASP Builder을 이용한 농업용저수지 유역 의 수질관리, 한국물환경학회지, 20(5), 422-431
윤춘경, 함종화,2000, SWMM 과 WASP5 모형 을 사용한 하구담수호의 수칠 예측, 한국환경농학회지, 19(3), 252-258

원문보기 상세보기
신동석, 권순국, 1997, WASP5 모형을 적용한 복하천의 수질 예측, 한국 환경농학회지, 16(3), 233-238

원문보기 상세보기
이종호, 1999, WASP5 에 의 한 대청호 수질모델링, 환경영향평가, 8(1), 93-105

원문보기 상세보기
건설교통부(국가 수자원 관리 종합정보 시스템-http://www.wamis.go.kr/), 한국수자원공사(다목적 댐 수문자료-http://kwater.or.kr/), 국립환경과학원(http://www.nier.go.kr)
Park Y. K., Choi M. S., Lee J.C. 2000, Estimation on parameters of water quality in the saemanguem lake by WASP5 model, Korean Society of Environmental Engineers, 22(4), 743-754
Jia H., Cheng S., Du W., 2001, Integration of GIS with the surface water quality model WASP5, Tsinghua university, 41(8), 125-128
Sowinski M., Kubiak W., 1998, A comparison of water quality models QUAL2E and W ASP5 by impact assessment of steady sewerage effluent from WWTP on recipient, Udrn international conference-, 2, 755-758
Ambrose R. B., et al., 1998, WASP6 User's manual, and programmer's guide. U.S.EPA -http://www.epa.gov/

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증